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我国滚动功能部件产业急需跨越式发展

发布者:畅馨精工   发布时间:2019-7-15 11:51:15

我国滚动功能部件产业出身在机床行业,起步于20世纪60年代之初,是在当年“全国精密机床战役”、“全国数控机床攻关”中成长起来的一个关键零部件新兴小行业。什么是“滚动功能部件”?以滚动摩擦为特征,由具有传动、定位、导向、分度等功能组成的零部件群,统称滚动功能部件。而各类滚珠丝杠副、各类滚动直线导轨副及其组合单元是它们的典型代表,它们都具有高效率、精密定位、节能(增力)、高速等功能。在装备制造业的各个领域,滚动功能部件不但是数控机床的关键零部件,也是21世纪低碳经济时代的绿色产品,现代化机电产品中的重要通用基础零部件。

我国滚动功能部件产业近年发展十分迅速,出现了值得关注的态势:
    (1)行业中的龙头企业在国家科技重大专项的支持下,在向精密、高速、大型重载等高档产品进军中取得了可喜成就。
    例如,南京工艺、汉江机床、博特精工、大连高金、JCS精密天工等研发成功精密高速滚珠丝杠副及高速精密综合检测仪取得重大进展,其产品已开始在部分国产中高档高速数控机床、加工中心中采用。其中南京工艺在10m大丝杠生产线上配置了10m数控硬旋铣机床,10m数控中频淬火机,10m激光导程测量仪等高档装备、大型重载滚珠丝杠副已能系列化量产,整体长10m,接长可到15m,产品已进入国际市场。而GZB系列重载滚柱直线导轨副,单根最长6m,最高精度2级,单个滑块最大承载192t,已批量生产,订单不断,部分替代进口。博特精工在研制行星滚柱丝杠副的同时,研制成功Φ120×20全长23m国内最长的超大型重载滚珠丝杠副,各项指标达到国际先进水平,填补空白,出口国外。凯特精机早在2007年就研制成功滚柱直线导轨副,随后利用产、学、研结合又深入进行理论研究和性能试验,在此基础上向市场推出LGR系列产品。由于重视产品质量和可靠性,“HTPM”品牌已被不少用户指定选购。
    (2)活跃在江南的一大批滚动功能部件中小民营企业快速成长,百花争艳,他们的成长有三大特点。
    特点之一:有实力的民营企业大量使用新一代的CNC复合专机,例如:CNC车铣复合加工中心、CNC滚珠螺母磨削中心、CNC导轨滑块专机等摆脱了几十年传统一机一序手工操作的落后工艺,生产效率和产品质量上了一个新台阶,他们中以东润泽、深圳威远、北京PCA等采用率最高,民企形象焕然一新。
    特点之二:滚珠丝杠冷轧工艺及装备这一高效绿色制造技术,在民营企业中开花结果。例如:浙江丽水DLY公司在国内首先轧制出Φ80×10/10m大型冷轧滚珠丝杠副,为大型重载滚珠丝杠增加新的规格。此外还有宁波滚石、浙江新亿特、福建南靖长青等一批中小企业大批量轧制中小规格、大导程冷轧滚珠丝杠,在城铁、工程机械等多个领域成功应用。正是民营企业家艰苦创业、敢想敢干、勇于开拓进取的精神正在改变我国在冷轧成形技术领域的落后局面。
    特点之三:在导轨方面的后起之秀浙江SKT公司起步虽晚,在滚柱直线导轨、复合一体化十字坐标工作台、自润式导轨方面也取得较大进步。
    (3)中国滚动功能部件产业已迈入产业链的成熟阶段,开始呈现良性循环,表现在以下方面:
    从产业链的上游看,为滚动功能产业供应关键装备的企业已呈现遍地开花的格局。众所周知,汉江机床多年来一直是滚动功能部件产业的主要装备供应商,今年又先后研制成功SK7450×100的10mCNC超大型丝杠磨床、SKR7620型六轴联动内螺纹磨削中心、以及6m、8m、10mCNC丝杠硬旋铣机床等,在螺纹制造技术方面处于国内领先地位。而如今已有至少6家企业生产,例如:后起之秀的广州敏嘉制造技术有限公司已为行业提供CNC车铣复合加工中心近90台、CNC滚珠螺母磨削中心30多台,并出口到日本THK(6台)和德国BLIS(3台),据称,其在滚动功能部件行业中的用户有52家,共计销售各类CNC专机23种196台,2011的销售额将达到1.6亿元以上。敏嘉作为民营企业的杰出代表,使我国的高档螺纹磨床由进口到出口并受到世界顶尖企业的青睐。敏嘉的崛起和快速发展再次证明民企的创造力和生命力,这是“中国装备,装备中国”在这个领域内的十分重要变化。还需要特别提出的是,用于滚动功能部件的关键、大型、动态检测仪器早已基本立足国内,其自给率达80%以上。我国在20世纪70年代开始,由于国外禁止高精密、自动化大型动态检测仪器出口中国,我们在原机床工具局的领导下,由北京机床研究所规划、协调组织,在有关高校和龙头企业的积极参与下,自力更生、发奋图强,研制出滚珠丝杠(副)导程、行程精度动态测量仪(包括:激光型、光栅型,2~8m)动态空载预紧力矩测量仪、刚度测量仪、传动效率试验机、滚动直线导轨副综合性能自动测量仪等。近年北京机床研究所承担重大专项研制成功12m超大型滚珠丝杠(副)行程测量仪,属国内首创。我国在上述领域已迈入国际先进水平,这是厚积薄发,几代科技人员智慧的结晶。
    但是,在产业链的上游也存在“软肋”。例如:优质原材料和热加工技术发展滞后,不适应新工艺和重载有冲击载荷等特殊工况的需求。现在,“滚珠丝杠的材料热处理精确控制技术及工艺规范”共性技术的研究项目已由山东博特精工等单位承担,正在实施。此外,作为滚动功能部件中的核心元件——滚动体,包括Φ15以上的高精度大钢球,高精度、高压强负荷Si3N4氮化硅陶瓷球,满足高速重载要求的特殊截形精密滚柱等,国内厂家尚不能满足高档滚动功能部件的配套需要。
    从产业链的下游来看,滚动功能部件在先进工业国家中的推广应用普及率很高,几乎渗透到加工制造业的绝大部分领域,而用于机床行业大约只占30%左右(甚至更少),而我国用于机床行业的比例高达60%以上(不少企业达到80%),这说明产业链的下游尚有大片大片的“未开垦的处女地”。近年,特别是在全球金融危机的冲击下,我国滚动功能部件产业中的许多企业已经迈出机床行业,在航空航天、卫星及航天装备、大飞机、大型船舶、高铁城铁、风力发电、清洁能源装备、国防现代化装备、钢铁冶金、IT产业、医疗机械、木工、造纸、玻璃、石材、包装机械、工程机械等众多行业中推广应用,向市场多元化方向迈出了一大步,并正在调整产业结构和工艺路线,以适应多元化市场不同“口味”的个性化需求。当然,在这方面尚有大量的事情要做。
    从以上发展势态我们看到了这个产业的可喜变化,但是它依然摆脱不了我国装备制造业的通病,诸如:产业集中度不高、大而不强;硬实力不差,软实力“疲软”;科技研发与创新能力不强;高档产品与海外差距较大,对外依赖度大;人均生产率低,高效绿色制造才刚起步,产品含金量不高,缺少在国际市场上有竞争力的“名牌”等。

我国高档数控机床要实现自主化、产业化,核心功能部件必须与主机同步发展
    众所周知,数控机床主要由机床主体、数控系统、功能部件三大部分构成。主机为功能部件提供了展示功能的舞台,而作为单元技术载体的功能部件则承担执行既定的功能,通过主机的集成和CNC控制形成机床总体性能和精度。事实上,数控机床中的许多核心技术都体现在数控技术和核心功能部件上,数控系统和功能部件的创新往往给数控机床带来革命性的变化,而它们的性能、精度、产品质量与可靠性、制造成本、供货周期等都会给整机带来直接的影响。
    最近,中国机床工具工业协会滚动功能部件分会指导和参与了继2006年之后的第二次用户调查,其结果显示,国产中高档滚珠丝杠副和滚动直线导轨副在我国中高档数控机床和工业装备中采用率为25%~26%,而进口滚珠丝杠副和滚动直线导轨的采用率高达74%~75%。进口高档滚动功能部件主导国内市场,成为制约我国中高档机床自主化、国产化的瓶颈。导致“瓶颈”的原因很多,内因外因交叉重叠,冰冻三尺非一日之寒。本文仅从决策层面和市场环境方面来分析。
    前不久,日本东京工业大学名誉教授、日本精密工学会原副会长垣野昭教授在北京一机床的讲演中指出:“日本最大的优势是功能部件产业发展非常迅速,这种主机与配套产品的共同发展,非常有利于整个产业的快速和持续发展。”他还说:“世界顶尖级的机床配套商例如FANUC、NSK等都在日本。”我十分认同这位日本学者的见解。其实,德国也是如此。让我们回顾一下我国机床发展的历程,20世纪60-70年代,在“精密机床战役”时,主机与核心精密零部件是同步发展的,当年原一机部批准在北京机床研究所内成立北京精密机床零件厂,并在全国十八罗汉厂中选点扩建恒温车间,从上到下狠抓高精密核心零部件的攻关和批量生产。那时国产“0”级丝杠副、“0”级蜗轮副、高精度基准金属线纹尺、精密主轴部件等成了“香饽饽”,为加快实现精密机床国产化的战略目标发挥了极其重要的作用。因为并行同步发展,就没有出现“瓶颈”之类的问题。可是在后来由计划经济向社会主义市场经济转型中,不知不觉地把宝贵的历史经验淡忘了,不知从什么时候开始,“重主机,轻配套”的思想开始影响决策。若干年前海外媒体是这么评论的:“中国政府的产业政策是鼓励发展整机产业,而对零部件进口关税优惠”。中国工程院院士李培根曾提醒说:“长期以来,我们对功能部件关注不够,在功能部件上无所作为很难使我们的机床产业上一个新台阶。购买国外的功能部件只能使我们的产品缺乏竞争力。”
    再从功能部件产业成长的市场环境分析,很久以来有一种说法:进口产品质量有保障,用国产的风险大。这是“重洋轻土”的依据。然而,这种一概而论、一成不变的外向思维却淡化了“艰苦奋斗、自力更生”,“为国争光、为民族争气”精神,这种采购心态使我们自己的高档功能部件的开发与批量生产失去本土市场的拉动力!
    国务院2006年出台《关于振兴装备制造业的若干意见》,当在解读这一振奋人心的重要文件时,我们还听到“是不是没有国产功能部件数控机床就上不去了?”这样的奇谈怪论我们的民族自尊心跑到哪里去了?过去,在许多工程项目招标中,民族品牌的数控机床、功能部件排斥在“被指定”之外,使民族工业的产品失去公平竞争的市场环境。
    2006年滚动功能部件第一次用户调查报告显示:在使用进口滚动功能部件的用户群中,有21%和15%的用户反映“精度”和“质量”存在问题,还有7%的用户反映“可靠性”不足。可见,进口洋货也并非一好百好,十全十美。这些年国人被“贴牌”洋货、“境内洋货”忽悠的事儿并不少见。那种认为“高精度只能靠进口”的论调是有很大的盲目性和片面性。
    在“十二五”期间,支持数控系统和功能部件的发展已上升到前所未有的高度,政策正在向配套倾斜,例如:提出在同等条件下优先采用国产功能部件的配套要求,支持风险共担,鼓励大胆采用国产高档功能部件和“主辅共建应用示范工程”等一系列措施,都十分有助于主辅同步发展。因为过去长期主辅发展不同步,现在功能部件更需要跨越式发展。事实证明,只要国家重视、政策助力、企业争气,用户热情大胆支持,我们坚信我国高档滚动功能部件必将得到健康快速发展。

后ECFA时期的几点思考
    大陆的改革开放政策给海峡彼岸“出口外向型”的滚动功能部件产业(在台湾地区被称为“线性传动零组件工业”)的发展提供了大好机遇。在海峡两岸经济合作框架协议ECFA出台前10余年,上银(HIWIN)、银泰(PMI)、国际直线(ABBA)等早已通过各种渠道低关税进入大陆市场,据有关人士估计,大陆主机企业采用台湾地区的功能部件其份额高达50%左右。一直以来,大陆滚动功能部件产业总是面临国外名牌产品与台湾同行低价的双重挤压。ECFA实施后不但有利于台湾巩固已占有的市场份额,还有继续扩大的趋势。据了解,上银、银泰都计划(或正在实施)在大陆建厂。面对“台”风,业内人士有各种不同的想法。现谈几点个人不成熟的想法供参考:
    (1)海峡两岸在滚动功能部件这个产业的发展中差距较大,我们要冷静地正视差距,思考原因,迅速缩小差距。台湾地区的滚动功能部件产业起步于20世纪80年代,比大陆晚20年左右。但他们凭借较早吸纳西方先进工业国家的科学技术与先进管理理念,在资金、政策、市场环境十分有利的情况下,抓住了机遇得到快速发展。以台湾的龙头企业上银科技为例,该公司成立于1989年,起步之初,董事长卓永才先生还到大陆来考察取经,到北京机床研究所参观考察,对JCS激光反馈螺纹磨削技术有很浓厚的兴趣,意欲购买(未成)。该公司从做滚珠丝杠开始,产品逐渐扩展到单元集成、系统集成,在台湾本土之外开设了7个分厂,3个研发中心,年销售额超过大陆同行所有企业的总和,在科技投入与创新、新产品开发的速度、数量与水平、专业化生产的管理水平、人均产能等诸多方面,都把我们抛在后面。他们把NSK作为赶超的目标,自称列居全球第三位。台湾地区的这个产业大约有10多家企业,各有特色不雷同,产品多元化不单一,面向全球大市场求发展。不少企业珍惜人才,专注创新,视“人才是产业发展之基”,把科技创新作为推动企业快速发展的源动力。
    我们要理性地面对差距,冷静地思考差距,找出原因,多找主观原因和内因,迅速缩小差距,为双方合作创造条件。
    (2)ECFA使两岸的经贸从单向开放到双向开放迈开了重要一步。市场经济的核心就是竞争,海峡两岸应在“竞争”与“合作”中博弈,把良性竞争推向“竞合”的境地,只要本着求同存异、同舟共济、优势互补、互利互赢的精神,是有很多事情可以共同来做的。例如:前面谈到大陆这个产业链的上游有不少优势,是可以用于两岸合作和平发展的。
    (3)要把“台”风转化为春风,把压力转化为促进大陆产业跨越式发展的动力。我们应当意识到:要有志气,只有下决心迅速把中国的机床工业、中国的滚动功能部件产业做大做强,才能为增强国力做出贡献,为两岸和平发展,为这个小行业的合作打下基础,并共同携手在机械制造关键零部件领域实现“振兴中华”的愿景。

向高端冲刺重在夯实基础
    从全球来看,当前滚动功能部件产业的发展趋势是:产品性能向高精度、高速度、高刚度、高寿命、高可靠性;产品结构向大型、重载、微型和超微型、智能化、复合化;制造技术向高效率、低耗、低碳、绿色制造这三个方向发展。我国滚动功能部件产业应按数控机床和重点领域的装备配套要求同步发展,不必盲目追求脱离实际的高指标,在规模化生产中提供质量稳定、性能可靠的中高档产品。
    这些年笔者不断跟踪滚动功能部件产业的国内外发展趋势,通过查阅海外该领域的科技文献,笔者发现海外顶尖企业科技创新与时俱进,推出一代又一代的高端新产品,出炉快、水平高、亮点多。究其原因都是源于科技投入大,基础扎实,而我们与海外最大的差距莫过于基础薄弱,因此,夯实基础是向高端冲刺的不二选择和当务之急。
现在,高档关键零部件已纳入机械工业“十二五”的主攻方向之一。今年,高档数控机床与基础制造装备科技重大专项在2012年的课题中列出“高档数控机床滚动功能部件共性技术研究”项目,把基础共性技术作为研究的重点,其中包括:滚动摩擦副的运动和力学机理;基于Hertz弹性接触应力理论对产品动、静刚度、预紧负荷动态特性的研究;滚动体流畅技术的研究;结构优化与润滑密封,抑振降噪、冷却控温技术;新材料新热加工工艺的研究;在规模化生产中产品的精度保持性、运行的可靠性、安全性及评价体系的研究;产品测试技术及装备试验方法规范的研究等。
    我国机床行业在“全国精密机床会战”年代很重视基础理论和性能测试的研究,做了不少颇有成效的事。现在回头看,我们急需回炉补课,重打基础。唯有通过大量而系统的对关键共性技术的研究和基础性能实验,才能找到自主创新的突破口,才能使研制的新产品建立在科学实验的坚实基础上,才能拿到开启核心技术大门的金钥匙,才能使规模化生产的高档滚动功能部件精度稳定、性能可靠,让高端数控机床和大型成套装备的用户可以放心大胆的使用。
    我们十分高兴地看到,国家比以往任何时候都更加重视高档数控机床功能部件与主机同步发展,并加大了对共性基础技术的投入,这必将突破“瓶颈”,迈入科学发展的快车道,我国滚动功能部件产业将在跨越式发展中做大做强!

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